浅析灌注桩在强风化花岗岩类地层中的应用

尚继发

【摘要】强风化花岗岩类遇水易软化崩解，在灌注桩成孔过程中往往会造成孔底残渣的厚度过厚及孔壁、孔底土体发生软化崩解，而这些问题使得桩侧摩阻力和端阻力降低从而降低了单桩承载力。本文通过对广东某变电站继电保护用房钻孔灌注桩静载试验承载力偏低的原因进行分析，发现土状强风化花岗岩类地层中采用钻孔灌注桩时对施工工艺要求比较高，很多桩孔底残渣厚度大于规范要求，因此建议在该类地层中应首先考虑使用预制桩，在条件所限而必须采用钻孔灌注桩时应根据施工工艺单桩承载力进行20～50% 折减。

【关键词】强风化 单桩承载力 单桩载荷试验 端阻力 侧摩阻力

1、工程概况

广东某变电站扩建工程继电保护用房为二层建筑，场址位于原主控楼北侧，距主控楼仅3.5m。站址原始地貌属于山前低丘，局部为丘间沟谷，扩建场地已在变电站建设时平整好，目前现场地为半开挖半填方区。根据钻探揭露，场地上覆第四系主要有人工成因的素填土、坡积成因的粉质粘土及残积成因的砂质粘性土，下伏基岩为寒武系侵入变质的全、强风化花岗片麻岩。各土层力学性质指标见表1（土层厚度以钻孔ZK21为例）。

2、桩基参数及检测结果

由于场地位于山地前缘，地势较低，雨季时，北面山地雨向往丘陵前缘排泄，地下水位会升高，而残积层遇水易软化，承载力急剧降低，因此基坑（槽）开挖时，会造成地基浸水软化，降低承载力。同时，由于场地距主控楼仅3.5m，基坑开挖无放坡条件，而且需要考虑基坑支护、排水等，因此勘测报告建议基础采用预应力管桩，考虑到管桩对附近原继保楼的影响，设计采用钻孔灌注桩，桩径800mm，单桩承载力特征值 1800KN（其中总侧摩阻力1400kN，端阻力400kN），设计净桩长18m。

灌注桩施工已于2010年6月19日完成，经抽芯检测的3根桩（13#、14#、17#）桩底沉渣厚度小于10cm，均符合设计要求，经静载检测的2根桩（9#、16#）承载力小于1800KN，均不满足设计要求。后扩大静载检测4根桩（13#、19#、20#、23#），其中的3根桩（19#、20#、23#）承载力不满足设计要求，试验单桩承载力仅800～1400KN，仅1根桩（13#）单桩承载力大于1800kN，扩大抽芯检测的2根桩桩底沉渣均大于设计要求的10cm，单桩承载力检测结果见下图（图1），检测比例充分表明灌注桩承载力普遍不满足设计要求。

图1 单桩承载力检测图

3、桩基承载力分析

单桩承载力由总侧阻力和端阻力构成，两种阻力的发挥受土性、土层的上下

排序、桩的长径比、成桩工艺等的影响，侧阻力的大小还受桩端土的刚度影响。受这些不确定性因素影响，单桩极限承载力的具体数据很难用土层参数指标精确的确定，所以要在施工前进行试验桩，并且在施工验收时进行载荷试验。由于本工程规模不大，在施工前未进行试桩来确定单桩承载力，设计仅根据地质勘察报告中的参数来计算。

从验收时的抽芯检测来看，沉渣大于规范要求（大于100mm）的桩基承载力均不满足设计要求；从载荷试验来看，满足设计承载力的桩基沉渣满足规范要求（小于100mm）。因此本工程的施工工艺不足是造成桩基承载力不足的主要原因，桩基成孔后由于商品混凝土供给不及时，施工单位为了节省费用，停止清孔，造成桩底沉渣过厚，失去了桩端阻力的发挥，同时也影响了桩侧摩阻力发挥，另外，单桩承载力远小于总摩阻力，说明桩侧摩阻力远未发挥。这是因为桩侧土大部分为花岗片麻岩的残积土和全、强风化岩，这类土本身自造浆能力强，终孔时泥浆浓度很高，造成桩侧泥皮过厚，泥浆的涂抹作用，使得桩侧摩阻力急剧降低，从而影响单桩承载力，造成实际承载力不满足设计要求，同时，桩侧土体遇水易软化崩解，这在一定程度上也影响了桩的侧摩阻力发挥，但是随着泥皮的进一步固结，桩侧摩阻力会有显著提高。从检测数据来看，笔者建议这批钻孔灌注桩降低标准使用，单桩承载力特征值采用800KN，同时补打静压预应力管桩进行加固，靠近原继保楼处加补钻孔灌注桩。

无独有偶，笔者曾主持过的广东省某高速公路也遇到同样的问题，施工单位在达到设计深度后通知监理单位测量孔深，然后进行洗孔，经2个小时的洗孔后测量深度超过终孔时测量时0.5m，可见施工单位清孔不够彻底，同时，土状的强风化花岗片麻岩在洗孔过程中由于表面软化崩解后被泥浆带出，也会使得孔深加深。由于这批桩未进行载荷试验，但抽芯结果比较理想，笔者建议设计单桩承载力折减20%后使用，目前運行多年使用正常。

4、结论

由于全、强风化花岗岩类土层遇水易软化崩解，且自身造浆能力强，在成孔过程中往往会造成桩底沉渣过厚和桩侧泥皮过厚，从而影响了侧摩阻力和端桩阻力的发挥，因此，对于这类土层采用灌注桩对工艺要求较高，对于条件允许的场地，应首选采用预应力管桩，确因条件所限而必须采用灌注桩的工程，应根据施工工艺单桩承载力进行20～50% 折减。

【参考文献】

（1）《广东省建筑地基基础设计规范》（DBJ-15-31-2003）

（2）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

（3）《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）

（4）《建筑桩基技术规范应用手册》（刘金砺_高文生_邱明兵-2010）